本發(fā)明屬于鋰離子電池用材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨稀是一種由單層碳原子組成的二維材料，石墨烯作為一種新型碳材料，自發(fā)現(xiàn)以來引起了國內(nèi)外研究者的極大興趣，被科學(xué)《science》評為2009年度世界十大科學(xué)突破之一。石墨烯即為“單層石墨片”，是構(gòu)成石墨的基本結(jié)構(gòu)單元。作為一維和二維納米材料的代表者，碳納米管與石墨烯既有區(qū)別又有聯(lián)系，二者在結(jié)構(gòu)和性能上具有互補性。從結(jié)構(gòu)上來看，碳納米管是碳的一維晶體結(jié)構(gòu)；而石墨烯僅由單碳原子層構(gòu)成，是真正意義上的二維晶體結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前世界上最薄的材料。形象地來說碳納米管鋪展開來就形成石墨烯，而石墨烯卷曲起來就形成碳納米管。從性能上來看，石墨烯具有可與碳納米管相媲美或更優(yōu)異的特性，石墨烯具有超高的電子遷移率、熱導(dǎo)率、超高電荷載流子遷移率、極好的電子傳導(dǎo)率、高彈性、高強度和剛度等。由于這些優(yōu)異的性質(zhì),石墨烯在很多應(yīng)用領(lǐng)域可以單獨使用或者通過雜化或復(fù)合金屬以及半導(dǎo)體。它已被廣泛研究用作鋰離子電池的電極添加材料。

碳納米管與石墨稀作為新型碳基納米材料的代表，具有優(yōu)異的電子導(dǎo)電特性及特殊的一維或二維柔性結(jié)構(gòu)，與不同電極材料相復(fù)合，可有效地提高活性材料的比容量、高倍率放電性能和循環(huán)性能。然而，這樣的碳納米材料單獨改性的電極材料的倍率性能還是提高有限，因為一維碳納米管難以形成有效的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制了電極接觸。在另一方面，石墨稀難以緊密纏繞在正極材料的表面上，某種程度上不利于提高正極材料的電化學(xué)活性。因此有待進一步優(yōu)化改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料及其制備方法，石墨烯/碳納米管復(fù)合可以有效避免單獨使用石墨烯或單獨使用碳納米管存在的問題，協(xié)同改善電極的導(dǎo)電性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料，該復(fù)合導(dǎo)電漿料按照質(zhì)量分數(shù)組分的組成為：1.5-3.0%的石墨烯、3.0-8.0%的碳納米管、0.3-0.8%的分散劑和剩余比例的溶劑，其中分散劑為非離子型表面活性劑，溶劑為n-甲基吡咯烷酮。

一種石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料制備方法，該制備方法包括以下步驟：

（1）在攪拌分散機中將分散劑溶解于n-甲基吡咯烷酮溶劑中并以自轉(zhuǎn)1000-1500轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)20-35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌；

（2）加入質(zhì)量分數(shù)組分3.0-8.0%的碳納米管，在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500-2000轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)35-45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌制得預(yù)分散的碳納米管漿料；

（3）將上述碳納米管漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散，轉(zhuǎn)速1500-2500轉(zhuǎn)/min，氧化鋯研磨珠大小為0.8-1.0mm，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的碳納米管導(dǎo)電劑漿料；

（4）往上述碳納米管導(dǎo)電劑漿料加入質(zhì)量分數(shù)組分1.5-3.0%的石墨烯，以轉(zhuǎn)速1500-2500轉(zhuǎn)/min研磨分散，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料。

作為優(yōu)選的，一種石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料中分散劑為聚乙烯醇。

本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料制備方法中先將碳納米管進行預(yù)分散，再進行石墨烯的復(fù)合分散，預(yù)先分散的碳納米管可以有效地避免石墨烯分散過程中可能產(chǎn)生的團聚堆積現(xiàn)象，形成超細分散均勻穩(wěn)定的復(fù)合導(dǎo)電漿料。（2）本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料中碳納米管兩端的點和本身一維的線狀與二維片狀的石墨烯構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在正負極漿料制備的過程中可以有效地與正負極活性物質(zhì)形成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，極大地改善了正負極材料的導(dǎo)電性能，從而提高了電池的快速充電性能、倍率性能，也可以改善電池的循環(huán)性能和安全性能。本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料制備方法簡單，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1：

實施例1的復(fù)合導(dǎo)電漿料按照質(zhì)量分數(shù)組分的組成為：3.0%的石墨烯、8.0%的碳納米管、0.8%的聚乙烯醇和剩余比例的n-甲基吡咯烷酮溶劑。該復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法包括以下步驟：

（1）在攪拌分散機中將分散劑溶解于n-甲基吡咯烷酮溶劑中并以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌；

（2）加入質(zhì)量分數(shù)組分8.0%的碳納米管，在攪拌機中以自轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌制得預(yù)分散的碳納米管漿料；

（3）將上述碳納米管漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散，轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/min，氧化鋯研磨珠大小為0.8mm，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的碳納米管導(dǎo)電劑漿料；

（4）往上述碳納米管導(dǎo)電劑漿料加入質(zhì)量分數(shù)組分3.0%的石墨烯，以轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/min研磨分散，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料。

實施例2：

實施例2的復(fù)合導(dǎo)電漿料按照質(zhì)量分數(shù)組分的組成為：1.5%的石墨烯、3.0%的碳納米管、0.3%的聚乙烯醇和剩余比例的n-甲基吡咯烷酮溶劑。該復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法包括以下步驟：

（1）在攪拌分散機中將分散劑溶解于n-甲基吡咯烷酮溶劑中并以自轉(zhuǎn)1000轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌；

（2）加入質(zhì)量分數(shù)組分3.0%的碳納米管，在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)35轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌制得預(yù)分散的碳納米管漿料；

（3）將上述碳納米管漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/min，氧化鋯研磨珠大小為1.0mm，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的碳納米管導(dǎo)電劑漿料；

（4）往上述碳納米管導(dǎo)電劑漿料加入質(zhì)量分數(shù)組分1.5%的石墨烯，以轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/min研磨分散，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料。

實施例3：

實施例3的復(fù)合導(dǎo)電漿料按照質(zhì)量分數(shù)組分的組成為：2.0%的石墨烯、5.0%的碳納米管、0.5%的聚乙烯醇和剩余比例的n-甲基吡咯烷酮溶劑。該復(fù)合導(dǎo)電漿料的制備方法包括以下步驟：

（1）在攪拌分散機中將分散劑溶解于n-甲基吡咯烷酮溶劑中并以自轉(zhuǎn)1200轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)30轉(zhuǎn)/min的速度進行真空攪拌；

（2）加入質(zhì)量分數(shù)組分5.0%的碳納米管，在攪拌機中以自轉(zhuǎn)1800轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)/min的速度進行真空高速攪拌制得預(yù)分散的碳納米管漿料；

（3）將上述碳納米管漿料全部轉(zhuǎn)入帶有鋯珠的砂磨機中進行研磨超細分散，轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/min，氧化鋯研磨珠大小為0.9mm，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的碳納米管導(dǎo)電劑漿料；

（4）往上述碳納米管導(dǎo)電劑漿料加入質(zhì)量分數(shù)組分2.0%的石墨烯，以轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/min研磨分散，研磨過程中開啟冷卻循環(huán)水降溫，得到超細分散的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料。

本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料制備方法中先將碳納米管進行預(yù)分散，再進行石墨烯的復(fù)合分散，預(yù)先分散的碳納米管可以有效地避免石墨烯分散過程中可能產(chǎn)生的團聚堆積現(xiàn)象，形成超細分散均勻穩(wěn)定的復(fù)合導(dǎo)電漿料；本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料中碳納米管兩端的點和本身一維的線狀與二維片狀的石墨烯構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，在正負極漿料制備的過程中可以有效地與正負極活性物質(zhì)形成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，極大地改善了正負極材料的導(dǎo)電性能，從而提高了電池的快速充電性能、倍率性能，也可以改善電池的循環(huán)性能和安全性能。本發(fā)明的石墨烯/碳納米管復(fù)合導(dǎo)電漿料制備方法簡單，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不足以限制本發(fā)明的技術(shù)方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加以增減、替換、變換或改進，而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍，都包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。